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带式输送机发展方向的综合概述

1、概述
  长期以来,国内外的工程技术人员在机械、电机和电子、液力和液压等多学科领域对软启动技术开展了深入和广泛的研究,开发出了多种多样的软启动装置或设备,软启动技术也较以往有了突破性的进展,现将常用液力偶合器与目前先进的软启动装置作介绍。
  1.1调速型液力偶合器
  目前国内煤矿井下用
带式输送机常用的软启动装置一般为调速型液力偶合器,液力偶合器是一种有着近百年历史的液力传动装置,主要利用液力偶合器泵轮和涡轮之间的液体动压将来自输入轴的动力传递到输出轴。调速型液力偶合器可通过调节工作腔液体的充满度来改变输出转速和转矩,具有一定的软启动功能和调速能力,但限于其传动原理和结构,调速型液力偶合器在软启动的功能和性能上远远无法满足要求。
  (1)其输出与输入转速之比通常不能高于97%,即无法实现输入与输出轴的同步运行,因而必然存在较大的功率损失,且发热十分严重,显著降低了传动系统的效率。
  (2)电机的启动电流仍然较大(5 ̄8倍的额定电流),因此电动机的启动次数要受到严格限制,且其有效调速范围较小,可控性也较差。
  (3)其体积庞大,系统复杂,并且具有高速旋转的大直径部件,当其分别与电动机和减速器联接之后,所占空间更大,往往难以满足对安装空间有一定限制的应用场合的安装需求。
  1.2CST减速器
  近年来,也有许多大型带式输送机采用进口CST减速器来实现软启动功能。
  CST减速器是靠液压系统施加在线性湿式离合器反应盘系统的压力使反应盘相互作用,其输出力矩与液压系统的压力成正比。通过控制器设置所需要的加速度曲线和起动时间,设在输出轴上的速度传感器,检测出转速并反馈给控制系统,该速度信号将与控制系统设定的加速度曲线比较,其差值将用于调整反应盘压力,从而确保实际启动速度与设定启动速度曲线一致,达到软启动功能。经实践证明,CST减速器使用效果十分理想,其特点:(1)降低胶带基本张力。与传统偶合器相比,可降低胶带基本张力30%;(2)提高传动效率。与传统偶合器相比,可提高传动效率13%;(3)加大胶带的安全度。采用CST,胶带可选用较小的安全系数,并可获得较高的安全度。但其价格相对较贵,因而多在大型的带式输送机上使用。
  1.3变频调速软启动装置
  众所周知,通过改变电动机输入电源的频率,从而改变电机转速的调速方法称为变频调速。从技术的角度来看,电动机的变频调速是实现大型机械设备软启动和无级调速的比较理想的方法之一。经过多年的发展,变频软启动在低电压、小功率方面应用非常成功,已被大家所接受,但在大功率、高电压情况下由于不能解决变频器的散热问题和价格问题而受到限制,特别是在煤矿井下这种特殊环境下。山西晋城煤业集团采用热管技术成功地解决了煤矿井下用大功率变频器的散热与隔爆等难题,相继开发了200kW、400kW变频软启动装置。其启动过程可按预先设定的启动速度曲线运行,根据电机的负荷变化自行调整电机工作电压和频率,输出恒定的转矩,并实现功率平衡。该装置具有工、变频切换功能,当变频器启动运行到电机额定转速时,变频运行退出,切换到工频运行,自身脱机。这样不仅满足了
皮带机的软启动特性要求,而且延长了变频器中重要元件的使用寿命。其价格适中,性能较稳定,更适于国内大型带式输送机使用。
   2、胶带自动张紧装置
  带式输送机在启(制)动过程中和正常运转时由于输送带的粘弹特性与输送量的变化,都会使输送带的张力发生变化,输送带的挠度也跟着发生变化。当挠度增大至一定值时,有可能丧失输送带与传动滚筒保持正常传动所需的张力比,导致输送带在传动滚筒上
打滑而不能启(制)动与正常运转。张紧装置的主要作用,就是保证输送带有足够的张力,防止出现打滑现象。自动张紧技术也是带式输送机的一项关键技术,它可大大提高输送机运转的可靠性[2]。自动张紧装置必须满足以下技术要求:能随着输送带张力变化而自动调节张力与张紧行程,始终保持输送带所规定的挠度;响应速度快。
  目前在我国,大多数顺槽带式输送机采用
绞车张紧形式,由于固定绞车张紧装置只能定期张紧输送带,其张紧装置具有很大的局限性和弊端。
  因为其设计只是在静态特性的基础上实现各阶段独立的动态设计,即把整个张紧过程分为四个阶段:启动、运行、制动和停车,在每个阶段中设置固定张力的限定范围,只有在胶带产生的张力超出限定范围时,拉紧装置调整,而不能对胶带变化的张力进行及时调整,有一定的不合理性,这样会导致胶带张紧过大,应力疲劳,塑性变形,驱动电机功率消耗过大等问题,造成设备一次性投入和运行费用的巨大浪费和不安全因素,达不到真正的动态张紧效果,也不能与现在输送机的动力学设计研究相匹配。而且输送带的张紧程度往往与操作者的经验有关,经常出现张紧过大或过小,并且直接影响输送机启动的安全性,运行的平稳性,所以固定绞车张紧装置对于大型的顺槽带式输送机的安全及平稳运行极为不利。因此带式输送机的安全可靠经济运行对张紧装置提出了新的要求。
  2.1液压绞车自动拉紧装置
  液压绞车自动拉紧装置的工作原理为:由液压系统油泵电机带动绞车卷筒旋转,通过钢丝绳使胶带张紧,当拉力达到正常启动时的启动张力时,带式输送机启动并加速运行,在达到等速运行状态后,张紧装置使张力降低到正常运行所需值,同时制动液压绞车以保持胶带张力。如中国矿大可靠性研究所研发的液压自动拉紧装置,在运行过程中,其上装有张力检测装置随时监测胶带的张紧力,从而实现张力的动态监控。一旦发现张紧力小于正常张力的0.95倍时,通过电器控制柜重新启动液压系统,增大胶带张力至正常运行所需值。
  2.2液压自动拉紧装置
  液压自动拉紧装置主要由慢速绞车、液压泵站、拉紧油缸、蓄能站、电控箱及附件等六大部分组成。该自动张紧装置通常具有以下特点:张紧力可根据胶带的需要任意调节,一旦调定即可按预定程序自动工作,以保证胶带在理想状态下工作;反应快,可根据需要及时响应;可实现自动监控。
  当皮带运行过程中发生张力变化时,由控制器来控制相应动作,通过油缸活塞杆的运动来调节皮带张力,从而适应负载随时变化对张力的不同需求,使胶带始终保有合理的张力。
   3、结语
  煤矿井下用带式输送机对先进的大型矿井特别是高产高效矿井起着举足轻重的作用,选择安全、可靠、合理的软启动与自动张紧装置,将极大地改善煤矿井下用带式输送机上重要元器件如胶带、滚筒等的受力情况,提高其使用性能及使用寿命,同时使得整机的自动化、智能化水平大大提高。



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